بررسی پراکندگی محدود کننده تحرک در نانوسیم نیم رسانا کوانتومی گالیوم آرسناید

در این مقاله، می‌خواهیم پراکندگی غالب و محدود کننده تحرک در یک دستگاه نیمه‌هادی یک بعدی مانند نانوسیم گالیوم آرسناید را مطالعه کنیم. ابتدا برهم کنش الکترون فونون را در یک دستگاه نیم رسانا یک بعدی توصیف و سپس با استفاده از تابع موج صفحه‌ای بعضی از پراکندگی‌ها در این دستگاه برحسب کمیت‌هایی نظیر چگالی حامل‌های یک بعدی و دما مورد بررسی قرار می‌دهیم. این پراکندگی‌ها شامل پراکندگی فونونی نظیر پراکندگی فونون‌های اکوستیکی از طریق جفت شدگی پتانسیل تغییر شکل، پراکندگی فونون‌های اکوستیکی از طریق جفت‌شدگی پیزوالکتریک و پراکندگی فونون‌های اپتیکی قطبی بوده که ابتدا محاسبه و سپس رسم کرده‌ایم. همچنین نشان داده‌ایم که پراکندگی محدود کننده تحرک حامل‌ها در گستره‌ی دماهای پایین و بالا به ترتیب، پراکندگی فونون اکوستیکی پتانسیل تغییر شکل و پراکندگی فونون اپتیکی طولی قطبی می‌باشد. با افزایش چگالی خطی حامل و شعاع نانوسیم تحرک حامل ها به ازای یک دمای معین افزایش می یابد. پراکندگی غالب در گستره دمایی (k4-300) پتانسیل تغییر شکل بوده و مستقل از چگالی خطی و شعاع نانوسیم است. برای شعاع و چگالی خطی بالای نانوسیم پراکندگی غالب در گستره دمایی(500-300 k) پراکندگی فونون اپتیکی قطبی می‌باشد.

INVESTIGATION OF SCATTERING -LIMITED MOBILITY IN GALLIUM ARSENIDE SEMICONDUCTOR QUANTUM NANOWIRE

Abstract: In this work, we aim to investigate the dominant scattering and mobility limiting in a onedimensional semiconductor device, such as gallium arsenide nanowire. First, the interaction of phononelectron in a onedimensional semiconductor device is described and then, using the sheet wave function, some of the carrier scatterings of this system is investigated in terms of quantities such as the density of onedimensional carriers and temperature. These scatterings include phonon scattering, such as the scattering of acoustic phonons, through the deformation potential coupling, the scattering of acoustic phonons by piezoelectric coupling and the scattering of polar optical phonons, which we first computed and then plotted. We have shown that the mobility limited scattering of carriers in the range of low and high temperatures are acoustic phonon deformation potential scattering and polar longitudinal optical phonon scattering respectively. By increase of linear carrier concentration and nanowire radius the mobility of carriers is enhanced in a given temperature. The dominant scattering in the temperature range (4300K) is deformation potential and is independent of the carrier concentration and nanowire radius. For high carrier density and nanowire radius the dominant scattering in the temperature range (300500K) is polar optical phonon scattering